【手続補正書】
【提出日】平成18年5月30日(2006.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
積層構造体の製造方法であって、
基板に、第１群の柱状構造物と第２群の柱状構造物とを含む複数の柱状構造物を所定の配列で配置する工程と、
前記第１群の柱状構造物の周囲を除く前記基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより第１の電極層を形成する工程と、
前記第１の電極層が形成された前記基板に絶縁材料の粉体を吹き付けて堆積させることにより絶縁層を形成する工程と、
前記第２群の柱状構造物の周囲を除く前記絶縁層上に導電材料を成膜することにより第２の電極層を形成する工程と、
を具備する製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
第１群の柱状構造物及び第２群の柱状構造物を含む複数の柱状構造物が所定の配列で配置された基板を用いて製造される積層構造体であって、
前記第１群の柱状構造物の周囲を除く前記基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第１の電極層と、
前記第１の電極層が形成された前記基板に絶縁原料の粉体を吹き付けて堆積させることにより形成された絶縁層と、
前記第２群の柱状構造物の周囲を除く前記絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第２の電極層と、
少なくとも前記第１の電極層と前記絶縁層と前記第２の電極層とが形成された前記基板から前記複数の柱状構造物を除去することによって形成された空孔に導電材料を充填して形成された複数の配線と、
を具備する積層構造体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
基板を用いて製造される積層構造体であって、
導電材料によって形成された第１群の柱状構造物と第２群の柱状構造物とを含む複数の柱状構造物を所定の配列で前記基板に配置することにより形成された複数の電極と、
前記第１群の柱状構造物の周囲を除く前記基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第１の電極層と、
前記第１の電極層が形成された前記基板に絶縁原料の粉体を吹き付けて堆積させることにより形成された絶縁層と、
前記第２群の柱状構造物の周囲を除く前記絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第２の電極層と、
を具備する積層構造体。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、絶縁体層と電極層とが交互に積層されている積層構造体及びその製造方法に関する。また、本発明は、そのような積層構造体を含み、超音波診断や非破壊検査において、超音波を送信及び受信するために用いられる超音波トランスデューサに関する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
絶縁体（誘電体）層と電極層とが交互に形成されている積層構造は、積層コンデンサの他にも、圧電ポンプ、圧電アクチュエータ、超音波トランスデューサ等の様々な用途に利用されている。近年、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）関連の機器の開発に伴い、このような積層構造を有する素子の微細化及び集積化が益々進んでいる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図２３の（ａ）及び（ｂ）は、複数の圧電層と電極層とが積層された従来の積層構造体（圧電デバイス）を示す断面図である。図２３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の圧電層１００を挟む複数の電極を並列に接続するために、積層構造体の側面から配線が行われている。
図２３の（ａ）に示す積層構造体において、電極１０１は、その一端が積層構造体の一方の壁面まで延びるように形成されており、電極１０２は、その一端が積層構造体の他方の壁面まで延びるように形成されている。これにより、電極１０１は、一方の側面に形成された側面配線１０３に接続されると共に、他方の側面に形成された側面配線１０４から絶縁される。反対に、電極１０２は、側面配線１０４に接続されると共に、側面配線１０３から絶縁される。これらの側面配線１０３と側面配線１０４との間に電位差を与えることにより、電極１０１と電極１０２の間にそれぞれ配置された圧電層１００の各々に電界が印加され、圧電効果によって圧電層１００が伸縮する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ところで、特許文献１には、出射端形状の異なる複数のノズルによって内部電極材料、誘電体材料、外部電極材料の超微粒子を一定の順序で噴射堆積することを繰り返し、内部電極層と誘電体層との積層及び外部電極を形成することにより、積層体を得ることが開示されている。このような作製方法によれば、バインダ等の有機材料を用いることなく、積層型セラミックス誘電体を得ることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
特許文献１の図４に示す積層体においては、下部電極２、圧電体３、及び、上部電極４だけでなく、側面配線となる外部電極５ａ及び５ｂも噴射堆積法によって形成されている。この外部電極５ａ及び５ｂは、複数の圧電体３の間の配線を接続するために、圧電体と同等の厚さを有している必要がある。しかしながら、側面配線５ａ及び５ｂの材料であるニッケル（Ｎｉ）又は銀パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）は、下部電極２の材料である白金（Ｐｔ）／チタン（Ｔｉ）と比較して軟らかいので、側面配線を噴射堆積法によって形成する場合には、アンカーリングは生じるもののメカノケミカル反応が起き難い。そのため、強固な側面配線を形成できない可能性がある。反対に、その際に、アブレーション（侵食）が起きてしまい、一旦堆積した膜が剥離してしまうことも考えられる。また、原料の微粒子をノズルから噴射する際には、エアロゾル（原料の粉体が浮遊している気体）のビームが広がってしまうので、その影響により、圧電体のエッジがテーパー状になってしまう。そのため、積層を繰り返すことにより圧電体層の幅が狭くなってしまうので、理想的な柱状の積層圧電体を作製することが困難である。さらに、圧電体の側面に電極を配置する場合には、多数の微小な構造体を高い密度で集積化することが困難になる。
【特許文献１】特開平６−２９１３８０号公報（第４頁、第４図）
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
以上の課題を解決するため、本発明に係る積層構造体の製造方法は、積層構造体の製造方法であって、基板に、第１群の柱状構造物と第２群の柱状構造物とを含む複数の柱状構造物を所定の配列で配置する工程と、第１群の柱状構造物の周囲を除く基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより第１の電極層を形成する工程と、第１の電極層が形成された基板に絶縁材料の粉体を吹き付けて堆積させることにより絶縁層を形成する工程と、第２群の柱状構造物の周囲を除く絶縁層上に導電材料を成膜することにより第２の電極層を形成する工程とを具備する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第１の観点に係る積層構造体は、第１群の柱状構造物及び第２群の柱状構造物を含む複数の柱状構造物が所定の配列で配置された基板を用いて製造される積層構造体であって、第１群の柱状構造物の周囲を除く基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第１の電極層と、第１の電極層が形成された基板に絶縁原料の粉体を吹き付けて堆積させることにより形成された絶縁層と、第２群の柱状構造物の周囲を除く絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第２の電極層と、少なくとも第１の電極層と絶縁層と第２の電極層とが形成された基板から複数の柱状構造物を除去することによって形成された空孔に導電材料を充填して形成された複数の配線とを具備する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の第２の観点に係る積層構造体は、基板を用いて製造される積層構造体であって、導電材料によって形成された第１群の柱状構造物と第２群の柱状構造物とを含む複数の柱状構造物を所定の配列で基板に配置することにより形成された複数の電極と、第１群の柱状構造物の周囲を除く基板又は絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第１の電極層と、第１の電極層が形成された基板に絶縁原料の粉体を吹き付けて堆積させることにより形成された絶縁層と、第２群の柱状構造物の周囲を除く絶縁層上に導電材料を成膜することにより形成された第２の電極層とを具備する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
さらに、工程Ｓ１５において、マスク３６を除去した後、ＡＤ法を用いて第２電極層３７の上にＰＺＴ層３３を形成する。これらの工程Ｓ１２〜Ｓ１５を繰り返すことにより、図７の（ｅ）に示すように、複数のＰＺＴ層と電極層とが交互に積層された構造体４０が形成される。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
次に、工程Ｓ１６において、図７の（ｅ）に示す構造体４０から、ピン付き基板３０を剥離する。これにより、図７の（ｆ）に示すように、ピン３２の抜けた領域が空孔４１として積層体４０に残る。本実施形態においては、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層３３を形成しているので、積層体４０から比較的容易にピン３２を抜くことができる。その理由として、ＡＤ法は、原料の粉体が破砕したときのメカノケミカル反応によって原料を堆積させる成膜方法であり、原料の粉体の噴出方向と直交する物体（本実施形態においては下層）に対しては、原料の粉体が強固に付着するが、それ以外の角度にある物体（例えば、ピンの側面）に対しては、原料の粉体の運動エネルギーが比較的小さく、破砕が起き難いので、原料の付着力が比較的弱いからである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
次に、工程Ｓ１７において、図７の（ｆ）に示す空孔４１に、金属ペーストやカーボン等の導電材料を充填する。これにより、図８の（ｇ）に示すように、垂直配線４２が形成される。或いは、空孔４１内をメッキすることにより、垂直配線４２を形成しても良い。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本実施形態によれば、予め基板に配置されたピンを垂直配線として用いるので、製造工程を簡素化することができる。
ここで、垂直配線を形成する際に、例えば、積層体に空孔を形成し、そこにペーストを充填する方法によれば、垂直配線内にバインダが混入してしまう。また、形成された空孔にメッキする方法によれば、最初に下地として形成される材料（例えば、錫）が、後に形成される材料（例えば、銅）内に残留してしまう。いずれの場合においても、垂直配線に不純物が混入する。これに対して、本実施形態に係る方法を用いる場合には、垂直配線は、ピンを構成する材料のみから成っている。従って、いずれの方法を用いて垂直配線を形成したかは、垂直配線を分析することによって判別することが可能である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、工程Ｓ３１〜Ｓ３４において、図１３の（ａ）に示すように、基板５１及びピン５２を含むピン付き基板５０の上に積層体を形成する。即ち、工程Ｓ３１において、マスクを第１の絶縁領域に配置して第１電極層５３を形成し、工程Ｓ３２において、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層５４を形成し、工程Ｓ３３において、マスクを第２の絶縁領域に配置して第２電極層５５を形成し、工程Ｓ３４において、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層５４を形成する。これらの工程Ｓ３１〜Ｓ３４は、所定の回数繰り返される。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
次に、工程Ｓ４１〜Ｓ４４において、図１６の（ａ）に示すように、基板６１及びピン６２を含むピン付き基板６０の上に、積層体を形成する。即ち、工程Ｓ４１において、マスクを第１の絶縁領域に配置して第１電極層６３を形成し、工程Ｓ４２において、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層６４を形成し、工程Ｓ４３において、マスクを第２の絶縁領域に配置して第２電極層６５を形成し、工程Ｓ４４において、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層６４を形成する。これらの工程Ｓ４１〜Ｓ４４は、所定の回数繰り返される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
また、本発明の第１〜第４の実施形態においては、電極層を形成する際に、マスクとしてカバーピンを用いている。しかしながら、マスク方法は、このような方法に限られない。図１８の（ａ）は、本発明の第１〜第４の実施形態において用いることができるマスクの例を示す平面図であり、図１８の（ｂ）は、図１８の（ａ）に示すマスクを用いて電極層を形成している様子を示す断面図である。例えば、図１８の（ａ）に示すように、リング状のマスク７４を用いても良い。電極層を形成する際には、図１８の（ｂ）に示すように、マスク７４のリング部分にピン７５を通し、ピン７５の根元にマスクを配置した状態で導電材料を成膜する。これにより、絶縁領域７６ａが設けられた電極層７６が形成される。マスク領域を変更する場合には、一旦ピン７５からリング状のマスク７４を抜き、次のマスク領域に移動させて再びピンの根元にマスクを配置すれば良い。このように、成膜される領域とマスクとの距離を近づけることにより、電極層に設けられる絶縁領域の精度を高くすることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図２０の（ｂ）に示すように、可動ピン付き基板８０に、ＡＤ法を用いてＰＺＴ層を形成する場合には、センサ８４が、成膜によって形成されたＰＺＴ層の厚さをモニタする。駆動部８３は、センサ８４の検出結果に基づいて、層の厚さと同じ量だけ、可動ピンを移動させる。ここで、ピンが基板から突出した面に向けてＡＤ法を用いて成膜を行うと、一部の領域がピンの陰になってしまい、原料の粉体が下層に均一に吹き付けられない場合が生じる。しかしながら、図２０の（ｂ）に示すように、形成された層の厚さに連動してピンの突出長さを調節する場合には、常に平坦な面に向けて減量の粉体を吹き付けることになるので、ＰＺＴ層の厚さを均一にすることができる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
バッキング層２０２は、例えば、エポキシ樹脂やゴムに、金属又はフェライト等の粉体やＰＺＴの粉体を混入した材料のように、音響減衰の大きい材料によって形成されている。バッキング層２０２は、超音波トランスデューサアレイ２００から発生した不要な超音波を早く減衰させる。さらに、音響レンズ２０３は、例えば、シリコンゴムによって形成されている。音響レンズ２０３は、超音波トランスデューサアレイ２００から送信され、音響整合層２０１を通過した超音波ビームを、所定の深度において集束させる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005198152.tif 000001
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2005198152.tif 000002
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2005198152.tif 000003
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２１】
2005198152.tif 000004